(57)【要約】      （修正有）【課題】複数層の情報記録面を有する光ディスクに対して、球面収差補正を容易にかつ低コストに提供する。【解決手段】球面収差補正用レンズの移動に伴ってレーザ光が光ディスクの複数層の情報記録面に合焦するときの球面収差補正用レンズと対物レンズとの間のそれぞれの光路上の距離は、球面収差補正用レンズ及び対物レンズを含んで構成される光学系の光学倍率を略一定とする距離である、ことを特徴とする。【選択図】図１
2007323793.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数層の情報記録面を有する光ディスクがターンテーブルに装着された場合、前記光ディスクの複数層の情報記録面に対して、情報の記録又は再生を行うためのレーザ光を選択的に照射する対物レンズと、
前記対物レンズが前記光ディスクの何れか１つの情報記録面に対して前記レーザ光を照射した際の球面収差を補正するべく、前記レーザ光が前記対物レンズに入射する側の光路上を移動可能である球面収差補正用レンズと、
を備えた光ピックアップ装置であって、
前記球面収差補正用レンズの移動に伴って前記レーザ光が前記光ディスクの複数層の情報記録面に合焦するときの前記球面収差補正用レンズと前記対物レンズとの間のそれぞれの光路上の距離は、前記球面収差補正用レンズ及び前記対物レンズを含んで構成される光学系の光学倍率を略一定とする距離である、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記レーザ光が前記光ディスクの一端の前記情報記録面と他端の前記情報記録面との間の一の層に合焦したときの、前記球面収差補正用レンズと前記対物レンズとの間の光路上の距離を基準距離とし、
前記レーザ光が前記光ディスクの前記複数層の情報記録面に合焦するときの前記球面収差補正用レンズと前記対物レンズとの間の光路上の距離は、前記基準距離に対して、前記複数層の情報記録面のうち合焦するべき情報記録面に応じた距離を加算又は減算してなる距離である、
ことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３】
前記基準距離は、前記球面収差補正用レンズから前記対物レンズに平行に入射する前記レーザ光が前記一端の情報記録面と前記他端の情報記録面との中間の層に合焦したときの、前記球面収差補正用レンズと前記対物レンズとの間の光路上の距離である、
ことを特徴とする請求項２に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
前記基準距離は、前記球面収差補正用レンズの焦点距離と前記対物レンズの焦点距離との和の距離である、ことを特徴とする請求項３に記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
前記球面収差補正用レンズはコリメータレンズである、ことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数層の情報記録面を有する光ディスクに対し情報の記録又は再生が可能な光ピックアップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数層の情報記録面を有する光ディスクに対し情報の記録又は再生が可能な光ピックアップ装置が知られている。具体的には、この光ピックアップ装置は、主として、２つのレンズ、即ち対物レンズ及び球面収差補正用レンズを備えて構成されている。対物レンズは、ターンテーブルに装着された光ディスクの複数層の情報記録面に対して、情報の記録又は再生を行うためのレーザ光を選択的に照射するためのレンズである。また、球面収差補正用レンズは、対物レンズが何れか１つの情報記録面に対してレーザ光を照射した際の球面収差を補正するべく、対物レンズとレーザ光の光源との間の光路上を移動可能なレンズである。
【０００３】
例えば、Blu-ray Disc（登録商標）等の光ディスクが有する２層（L0層、L1層）の情報記録面のそれぞれに対しレーザ光を合焦させようとする場合の球面収差補正の一例について説明する。ここで、球面収差補正用レンズには、例えばコリメータレンズを使用することとする。
【０００４】
先ず、青紫色半導体レーザ及びコリメータレンズにより生成される平行なレーザ光（平行光）が、対物レンズを介して、光ディスクの２層の中間に位置する仮想的な層（Lm層）に合焦した場合の球面収差がゼロとなるように、光学系を構成する対物レンズ、コリメータレンズ、及び青紫色半導体レーザの配置が設定される。
【０００５】
２層のうちの保護層がより厚い層（L0層）に対しレーザ光を合焦させるためには、発散するレーザ光（発散光）を青紫色半導体レーザ及びコリメータレンズにより生成して対物レンズに入射する。具体的には、前述したLm層に合焦させる場合の光学系において、コリメータレンズを、光軸方向に沿って対物レンズから遠ざけるとともに青紫色半導体レーザに近づける向きに所定距離移動させることにより、球面収差をゼロとすることができる。
【０００６】
２層のうちの保護層がより薄い層（L1層）に対しレーザ光を合焦させるためには、集束するレーザ光（集束光）を青紫色半導体レーザ及びコリメータレンズにより生成して対物レンズに入射する。具体的には、前述したLm層に合焦させる場合の光学系において、コリメータレンズを、光軸方向に沿って対物レンズに近づけるとともに青紫色半導体レーザから遠ざける向きに所定距離移動させることにより、球面収差をゼロとすることができる。
【０００７】
一般に、光ディスクが複数層の情報記録面を有する場合も、コリメータレンズを移動させて、対物レンズに入射されるレーザ光の発散度を変化させることにより、各層の情報記録面にレーザ光を合焦させる場合の球面収差を略ゼロとすることができる。つまり、いわゆる多層光ディスクに対しては、例えばＣＤ（Compact Disc）とＤＶＤ（Digital Versatile Disc）とにおける保護層の厚みの相違に応じた球面収差補正を施すための周知の方法を適用することができる（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１０−１３４４００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、一般に、複数のレンズを含んで構成される光学系における何れかのレンズの配置が変化すると、この光学系の光学倍率が変化し得る。  
一方、光学倍率は、レーザ光の合焦点でのスポット形状や光結合効率（例えば青紫色半導体レーザからの出射光量のうちの対物レンズへの入射光量の割合）等を決めるリム強度と定量的な相関があるとされている。ここで、光学倍率とは、光学系における例えば青紫色半導体レーザの発光点での「物」の大きさに対する、対物レンズからのレーザ光の合焦点での「像」の大きさの比率を意味する。また、リム強度は、レーザ光の光軸方向に垂直な断面における強度分布の鋭さを表わすものである（例えばリム強度が小さいほど鋭い）。
【０００９】
例えば前述した光ディスクにおける２層（L0層、L1層）の情報記録面のそれぞれに対し前述した球面収差補正を施した場合、コリメータレンズの移動に伴い、L0層でレーザ光が合焦する際の光学倍率と、L1層でレーザ光が合焦する際の光学倍率とは、一般に異なるものとなる。これにより、情報の記録又は再生の特性もL0層とL1層とで異なるものとなるため、光ピックアップ装置における情報の記録又は再生のための処理回路やファームウェア等は、この特性の相異に対応可能な構成を備えている必要がある。具体的には、例えば青紫色半導体レーザの出射パワーや、例えば情報を記録するための記録パルス波形等が、L0層とL1層との間で切り替えられるようになっている必要がある。このため、光ピックアップ装置は、複雑になったり、コストが嵩んだりする虞がある。
【００１０】
また、光学倍率は、差動プッシュプル法によるトラッキング制御の安定性と相関があるとされている。ここで、差動プッシュプル法は、レーザ光を回折格子等により回折して得た０次光を、光ディスクにおける情報の記録又は再生の対象となるトラックに対し照射するとともに、同じく回折して得た＋１次回折光と−１次回折光とを０次光に対して点対称に照射することにより、トラッキング制御を行う方法である。０次光及び±１次回折光によりトラックをはさんで形成される３つのスポットの間隔は、光学倍率に応じて異なるものである。
【００１１】
例えば前述した光ディスクにおける２層（L0層、L1層）の情報記録面のそれぞれに対し前述した球面収差補正を施した場合、コリメータレンズの移動に伴い、L0層でレーザ光が合焦する際の光学倍率と、L1層でレーザ光が合焦する際の光学倍率とは、一般に異なるものとなる。これにより、３つのスポットの間隔もL0層とL1層とで異なるものとなるため、例えばトラッキングエラー信号の振幅が２層の間で変動して、トラッキング制御が不安定になる虞がある。
【００１２】
そこで、本発明は、光ディスクの複数層の情報記録面のそれぞれに対し、情報の記録又は再生の特性やトラッキング制御の安定性等を略一定に維持しつつ、球面収差補正を容易に実施可能な低コストの光ピックアップ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題を解決するための発明は、複数層の情報記録面を有する光ディスクがターンテーブルに装着された場合、前記光ディスクの複数層の情報記録面に対して、情報の記録又は再生を行うためのレーザ光を選択的に照射する対物レンズと、前記対物レンズが前記光ディスクの何れか１つの情報記録面に対して前記レーザ光を照射した際の球面収差を補正するべく、前記レーザ光が前記対物レンズに入射する側の光路上を移動可能である球面収差補正用レンズと、を備えた光ピックアップ装置であって、前記球面収差補正用レンズの移動に伴って前記レーザ光が前記光ディスクの複数層の情報記録面に合焦するときの前記球面収差補正用レンズと前記対物レンズとの間のそれぞれの光路上の距離は、前記球面収差補正用レンズ及び前記対物レンズを含んで構成される光学系の光学倍率を略一定とする距離である、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、光ディスクの複数層の情報記録面のそれぞれに対し、情報の記録又は再生の特性やトラッキング制御の安定性等を略一定に維持しつつ、球面収差補正を容易に実施可能な低コストの光ピックアップ装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
【００１６】
＝＝＝光ピックアップ装置の構成例＝＝＝
図１及び図２を参照しつつ、本実施の形態の光ピックアップ装置１０、及びこの光ピックアップ装置１０を有する光ディスク記録再生装置１の構成例について説明する。尚、図１は、本実施の形態の光ピックアップ装置１０の構成例を示す側面図である。図２は、本実施の形態の光ディスク記録再生装置１の構成例を示すブロック図である。
【００１７】
図１に例示されるように、本実施の形態の光ピックアップ装置１０は、主として、対物レンズ１０１と、コリメータレンズ（球面収差補正用レンズ）１０３ａとを備えて構成されている。ここで、同図に例示されるように、本実施の形態の光ディスク２は、例えば、L0層の情報記録面と、L0層よりも保護層の薄いL1層の情報記録面とを有するいわゆる多層光ディスクであるものとする。
【００１８】
本実施の形態の対物レンズ１０１は、ターンテーブル（不図示）に装着された光ディスク２のL0層及びL1層の情報記録面に対して、情報の記録又は再生を行うためのレーザ光を選択的に照射するためのレンズである。この対物レンズ１０１は、例えば所定のレンズホルダ（不図示）に保持されている。
【００１９】
本実施の形態のコリメータレンズ１０３ａは、対物レンズ１０１が光ディスク２の何れか１つの層の情報記録面に対してレーザ光を照射した際の球面収差を補正するべく、対物レンズ１０１とレーザ光の光源との間の光路Ａの上を移動可能なレンズである。このコリメータレンズ１０３ａは、所定のアクチュエータ１０３ｂを有するコリメータレンズ移動機構１０３に保持されている。コリメータレンズ移動機構１０３は、アクチュエータ１０３ｂの駆動により、コリメータレンズ１０３ａを、光路Ａに沿って図１の紙面左右に移動させる周知の装置である。
【００２０】
また、本実施の形態の光ピックアップ装置１０は、レーザ光の光源である半導体レーザ１０６を更に備えている。光ディスク２が例えばBlu-ray Disc（登録商標）の場合、半導体レーザ１０６には、波長４００ｎｍ乃至４１０ｎｍの青紫色レーザ光を出射可能な周知のレーザ装置を用いる。
【００２１】
尚、図１の紙面下部では、前述した対物レンズ１０１及びコリメータレンズ１０３ａを少なくとも含み、更に半導体レーザ１０６を含んで構成される光学系１００が例示されている。図１の紙面下部では、対物レンズ１０１とコリメータレンズ１０３ａとの間の光路Ａは、図１の紙面上部に例示される立上ミラー１０２による反射がないように簡略的に図示されているが、本質的には、反射がある場合と等価である。
【００２２】
一方、図１の紙面上部に例示されるように、本実施の形態の光ピックアップ装置１０は、更に、回折格子１０５、ビームスプリッタ１０４、立上ミラー１０２、集光レンズ１０７、及び光検出器１０８を備えて構成されている。
【００２３】
回折格子１０５は、半導体レーザ１０６からのレーザ光を回折して例えば０次光と±１次回折光とを発生させる機能を有する周知の光学部品である。  
ビームスプリッタ１０４は、回折格子１０５からのレーザ光を透過してコリメータレンズ１０３ａに照射する機能と、このレーザ光の光ディスク２からの反射光を反射して集光レンズ１０７に照射する機能とを有する周知の光学部品である。  
立上ミラー１０２は、コリメータレンズ１０３ａからのレーザ光を反射して対物レンズ１０１に入射する機能と、このレーザ光の光ディスク２からの反射光を反射してコリメータレンズ１０３ａに照射する機能とを有する周知の光学ミラーである。  
集光レンズ１０７は、ビームスプリッタ１０４からのレーザ光を集光して、光検出器１０８に照射する周知の光学レンズである。
【００２４】
光検出器１０８は、レーザ光の０次光の反射光と±１次回折光の光ディスク２からの反射光とを各々受光するために例えば複数分割された受光領域を有する周知の検出装置である。光検出器１０８は、０次光の反射光の光量に応じて光電変換した電気信号を生成し、後段の処理回路２０２（図２）に出力する機能を有する。この結果、０次光の反射光に応じた電気信号に基づいて、光ディスク２の情報記録面からの情報再生が行われる。また、光検出器１０８は、±１次回折光の反射光の光量に応じて光電変換した電気信号を生成し、０次光の反射光に応じた電気信号とともに、後段の処理回路２０２（図２）に出力する機能を有する。この結果、０次光と±１次回折光との反射光に応じた電気信号に基づいて、チルトエラー信号、トラッキングエラー信号、フォーカスエラー信号等が生成され、所定の制御手段（不図示）により、チルト制御、差動プッシュプル法等によるトラッキング制御、差動非点収差法等によるフォーカシング制御等が施される。
【００２５】
＜＜＜ＣＰＵ及び各種回路＞＞＞
図２に例示されるように、本実施の形態の光ディスク記録再生装置１による球面収差補正はＣＰＵ２００により統括制御される。
【００２６】
ＣＰＵ２００は、主として、制御回路２０４から制御電圧を出力させることにより、アクチュエータ１０３ｂを駆動して、コリメータレンズ１０３ａを移動させる機能を有する。また、ＣＰＵ２００は、レーザ駆動回路２０３から制御電圧を出力させることにより、半導体レーザ１０６からレーザ光を出射させる機能を有する。更に、ＣＰＵ２００は、光検出器１０８により検出された電気信号から処理回路２０２により生成された所定の信号に基づいて、対物レンズ１０１を保持するレンズホルダに設けられたコイル（不図示）を駆動して、トラッキング制御等を実行する機能を有する。
【００２７】
以上の制御動作は、ＲＯＭ２０５に記憶される所定のプログラムに基づいて実行される。一方、ＲＡＭ２０６は、コリメータレンズ１０３ａの後述する移動距離δ’、δ”や移動先の位置等の情報に対応する制御電圧値等を記憶するものである。
【００２８】
コリメータレンズ位置検出部２０１は、例えば、制御回路２０４が出力する制御電圧の変化量等に基づいて、コリメータレンズ１０３ａの光路Ａ上の位置を検出する周知の検出装置である。尚、このコリメータレンズ位置検出部２０１は、コリメータレンズ１０３ａを移動距離δ’、δ”のみに基づいて移動させる場合には、光ディスク記録再生装置１における必須の構成とはならない。
【００２９】
＝＝＝光ピックアップ装置の動作例＝＝＝
図３及び図４を参照しつつ、前述した構成を備えた光ピックアップ装置１０による球面収差補正の動作例について説明する。尚、図３は、本実施の形態の光学系１００における球面収差補正のためのコリメータレンズ１０３ａの配置例を示す側面図である。図４（ａ）は、対物レンズ１０１及びコリメータレンズ１０３ａ間の基準距離Dと、光学系１００の光学倍率との相関の一例を示すグラフである。図４（ｂ）は、対物レンズ１０１及びコリメータレンズ１０３ａ間の基準距離Dと、コリメータレンズ１０３ａの移動距離δ’、δ”との相関の一例を示すグラフである。また、前述した通り、本実施の形態の光ピックアップ装置１０における光学系１００は、対物レンズ１０１及びコリメータレンズ１０３ａを少なくとも含み、更に半導体レーザ１０６を含んで構成されるものである。但し、これに限定されるものではなく、光学系１００における配置の変化について考える場合には、半導体レーザ１０６を必須の構成とするものではない。
【００３０】
図３の紙面中央部に例示されるように、コリメータレンズ１０３ａから対物レンズ１０１に平行なレーザ光（平行光）が入射されて、このレーザ光が光ディスク２のL0層（一端の情報記録面）及びL1層（他端の情報記録面）の中間の仮想的な層（一の層、中間の層）に合焦するような光学系１００の配置を設定すれば、球面収差はゼロとなる。ここで、前述した平行光を生成する目的では、対物レンズ１０１とコリメータレンズ１０３ａとの間は任意の距離をとり得る。しかしながら、本実施の形態では、基準距離Dは、同図の紙面上部及び下部に例示される光学系１００の光学倍率が等しくなるように設定されている。尚、光学倍率とは、光学系１００における半導体レーザ１０６の発光点での「物」の大きさに対する、対物レンズ１０１からのレーザ光の合焦点での「像」の大きさの比率を意味する。また、対物レンズ１０１とコリメータレンズ１０３ａとの間の距離とは、正確には、対物レンズ１０１の前側（コリメータレンズ側）主点と、コリメータレンズ１０３ａの後側（対物レンズ側）主点との間隔を意味するものとする。
【００３１】
後述する近軸幾何光学理論のモデルに基づいた計算によれば、図４（ａ）に例示されるように、L0層及びL1層の中間の仮想的な層にレーザ光を合焦させた場合の前述した基準距離Dを長く設定するほど、L0層にレーザ光を合焦させるべくコリメータレンズ１０３ａをδ’だけ対物レンズ１０１から遠ざけた場合の光学倍率はより大きくなる傾向を示す。一方、前述した基準距離Dを長く設定するほど、L1層にレーザ光を合焦させるべくコリメータレンズ１０３ａをδ”だけ対物レンズ１０１に近づけた場合の光学倍率はより小さくなる傾向を示す。よって、この２つの傾向が交わるような基準距離Dを採用すれば（図４（ａ）の矢印参照）、図３の紙面上部に例示されるL0層でのレーザ光の合焦時の光学倍率と、図３の紙面下部に例示されるL1層でのレーザ光の合焦時の光学倍率とは等しくなる。
【００３２】
尚、図４（ａ）のグラフを与える計算条件として、L0層の保護層とL1層の保護層との厚みの差は25μmであり、対物レンズ１０１の焦点距離f0は2 mmであり、開口数NAは0.85であり、コリメータレンズ１０３ａの焦点距離fcは16 mmである。同図の例示によれば、基準距離Dがおよそ18 mmの場合、前述した２つの光学倍率はおよそ8.0倍で等しくなる。また、図４（ｂ）に例示される計算結果によれば、基準距離Dがおよそ18 mmの場合、前述したδ’の絶対値はおよそ0.5 mmと定まり、前述したδ”の絶対値はおよそ0.5 mmと定まる。
【００３３】
本実施の形態の光ピックアップ装置１０では、理論計算により予め定められた基準距離D及び移動距離δ’、δ”に基づいて、対物レンズ１０１とコリメータレンズ１０３ａとの間の距離がD-δ”乃至D-δ’（但し、δ’<0、δ”>0）の範囲で可変となるようにすれば、２つの層（L0層、L1層）の情報記録面のそれぞれにレーザ光を合焦させる場合、光学倍率を一定に保持しつつ、球面収差補正を施すことが可能となる。具体的には、例えば、移動距離δ’、δ”に対応する制御電圧値等を予めＲＡＭ２０６に記憶させておき、L0層での合焦とL1層での合焦との間の切り替え時に、アクチュエータ１０３ｂをこの制御電圧に応じて駆動して、コリメータレンズ１０３ａを移動させればよい。
【００３４】
＜＜＜近軸幾何光学理論＞＞＞
図５を参照しつつ、図４に例示されるグラフの傾向を与える近軸幾何光学理論のモデルについて説明する。尚、図５は、L0層及びL1層の中間の層に光を合焦させる場合の光学系モデルの配置と、L0層に光を合焦させる場合の光学系モデルの配置とを示す模式図である。
【００３５】
計算の前提として、光学系モデルを構成する対物レンズOBL（前述の対物レンズ１０１に対応する）及びコリメータレンズCOL（前述のコリメータレンズ１０３ａに対応する）は肉薄のレンズとしている。また、各層（L0層、L1層）の保護層の厚みの差（Δt×2）による球面収差は近軸なので無視するとともに、L0層及びL1層の中間の層に光を合焦させる場合（図５の紙面上部）から、L0層に光を合焦させる場合（図５の紙面下部）へのコリメータレンズCOLの移動距離は、対物レンズOBLの像点の移動距離がΔtに応じたものとなるように設定されるものとする。尚、以下述べる各距離は、発光点（前述の半導体レーザ１０６の発光点に対応する）から対物レンズOBLへ向かう方向を正とするものである。
【００３６】
結像に関するいわゆるニュートンの公式に基づいて、後記「式１」及び「式２」の等式が成立する。
【数１】
2007323793.tif 000003
【数２】
2007323793.tif 000004
【００３７】
ここで、図５の紙面下部に示されるように、Z1は、コリメータレンズCOLの移動距離δとは向きが逆で絶対値の等しい距離であり、Z1’は、コリメータレンズCOLの後側焦点Fc’からコリメータレンズCOLの像点（即ち、対物レンズOBLの物点）までの距離であり、fcは、コリメータレンズCOLの主面から後側焦点Fc’までの距離である。また、図５の紙面下部に示されるように、Z2は、対物レンズOBLの前側焦点F0から対物レンズOBLの物点（即ち、コリメータレンズCOLの像点）までの距離であり、Z2’は、対物レンズOBLの後側焦点F0’から対物レンズOBLの像点（即ち、L0層の位置）までの距離であり、f0は、対物レンズOBLの主面から前側焦点F0までの距離とは向きが逆で絶対値の等しい距離である。
【００３８】
「式１」及び「式２」に基づいて、図５の紙面下部に示される発光点側に対する対物レンズOBLの像点側の横倍率βL0は、後記「式３」の等式により表わされる。
【数３】
2007323793.tif 000005
【００３９】
ここで、nは、保護層の屈折率であり、δL0は、後記「式４」の等式により表わされる、L0層及びL1層の中間の層に光を合焦させる場合から、L0層に光を合焦させる場合へのコリメータレンズCOLの移動距離である。
【数４】
2007323793.tif 000006
【００４０】
ここで、Dは、コリメータレンズCOLの主面から対物レンズOBLの主面までの基準距離である。
【００４１】
同様にして、L1層に光を合焦させる場合（不図示）の発光点側に対する対物レンズOBLの像点側の横倍率βL1は、後記「式５」の等式により表わされる。
【数５】
2007323793.tif 000007
【００４２】
ここで、δL1は、後記「式６」の等式により表わされる、L0層及びL1層の中間の層に光を合焦させる場合から、L1層に光を合焦させる場合へのコリメータレンズCOLの移動距離である。
【数６】
2007323793.tif 000008
【００４３】
L0層での光の合焦時の光学倍率と、L1層での光の合焦時の光学倍率とが等しくなる基準距離Dは、「式３」のβL0と「式５」のβL1とを等しいとして得られる方程式の解として与えられる。この方程式を解いて、前記基準距離Dは、後記の「式７」の等式で与えられる。
【数７】
2007323793.tif 000009
【００４４】
以上、L0層での光の合焦時の光学倍率と、L1層での光の合焦時の光学倍率とが等しくなる基準距離Dは、対物レンズOBLの焦点距離f0と、コリメータレンズCOLの焦点距離fcとの和に等しいことになる。
【００４５】
＝＝＝光学倍率を一定とする光ピックアップ装置＝＝＝
前述した構成を備えた光ピックアップ装置１０（図１）において、対物レンズ１０１とコリメータレンズ１０３ａとの間の基準距離Dを、対物レンズ１０１の焦点距離f0とコリメータレンズ１０３ａの焦点距離fcとの和に等しいとすれば、光ディスク２のL0層での光の合焦時の光学倍率と、光ディスク２のL1層での光の合焦時の光学倍率とは、コリメータレンズ１０３ａの移動にかかわらず等しくなる。
【００４６】
光学倍率が等しいことにより、レーザ光の合焦点でのスポット形状や光結合効率（半導体レーザ１０６からの出射光量のうちの対物レンズ１０１への入射光量の割合）等を決めるリム強度は、コリメータレンズ１０３ａの移動にかかわらず等しくなる。尚、リム強度は、レーザ光の光軸方向に垂直な断面における強度分布の鋭さを表わすものである（例えばリム強度が小さいほど鋭い）。リム強度が等しいことにより、情報の記録又は再生の特性は、L0層とL1層とで等しくなるため、光ピックアップ装置１０における情報の記録又は再生のための処理回路２０２（図２）やＲＯＭ２０５に記憶されるファームウェア等は、この特性の相異に対応するための構成を特に備える必要がない。この特性の相異に対応するための構成が不要な分だけ、光ピックアップ装置１０は単純化される上に、そのコストも低減できる。
【００４７】
また、光学倍率が等しいことにより、差動プッシュプル法を実施する際の前述した０次光及び±１次回折光の３つのスポットの間隔は、L0層とL1層とで等しくなる。よって、例えばトラッキングエラー信号の振幅が２層の間で変動し難くなるため、トラッキング制御は安定になる。
【００４８】
以上から、光ディスク２の２層（L0層、L1層）の情報記録面のそれぞれに対し、情報の記録又は再生の特性やトラッキング制御の安定性等を略一定に維持しつつ、球面収差補正を容易に実施可能な低コストの光ピックアップ装置１０が提供される。
【００４９】
＝＝＝光ディスクが３層以上の情報記録面を有する場合＝＝＝
前述した「式７」には、L0層及びL1層間の保護層の厚みの差に関係するパラメータΔtが含まれていないため、前述した構成を備えた光ピックアップ装置１０は、３層以上の複数層の情報記録面を有する光ディスク２’、２”に対しても、前述した２層の場合の効果と同様の効果を奏し得る。
【００５０】
＜＜＜３層の場合＞＞＞
図６に例示されるように、隣接する各層どうしの保護層の厚みの差が略一定な３層（L0層、L1層、L2層）の情報記録面を有する光ディスク２’に対しては、例えば、L1層が前述した２層の場合の中間層に相当するとして、基準距離Dを焦点距離f0及び焦点距離fcの和に設定すればよい。尚、同図は、３層の光ディスク２’と、本実施の形態の光ピックアップ装置１０の対物レンズ１０１との配置例を示す側面図である。また、この場合、L0層及びL2層が一端及び他端の情報記録面に相当し、L1層が２つの情報記録面の間の一の層又は２つの情報記録面の中間の層に相当する。
【００５１】
これにより、L0層及びL2層において球面収差補正を実施した場合の光学倍率を等しくするとともに、この光学倍率を、L1層において球面収差補正を実施した場合の光学倍率と略等しくすることができる。
【００５２】
以上から、光ディスク２’の３層（L0層、L1層、L2層）の情報記録面のそれぞれに対し、情報の記録又は再生の特性やトラッキング制御の安定性等を略一定に維持しつつ、球面収差補正を容易に実施可能な低コストの光ピックアップ装置１０が提供される。
【００５３】
＜＜＜４層の場合＞＞＞
図７（ａ）に例示されるように、隣接する各層どうしの保護層の厚みの差が略一定な４層（L0層、L1層、L2層、L3層）の情報記録面を有する光ディスク２”に対しては、例えば、L1層及びL2層の中間の仮想的な層が前述した２層の場合の中間層に相当するとして、基準距離Dを焦点距離f0及び焦点距離fcの和に設定すればよい。尚、同図は、４層の光ディスク２”と、本実施の形態の光ピックアップ装置１０の対物レンズ１０１との配置例を示す側面図である。また、この場合、L0層及びL3層が一端及び他端の情報記録面に相当し、前記仮想的な層が２つの情報記録面の間の一の層又は２つの情報記録面の中間の層に相当する。
【００５４】
前述した近軸幾何光学理論のモデルに基づいた計算によれば、図７（ｂ）に例示されるように、基準距離Dを長く設定するほど、L0層にレーザ光を合焦させるべくコリメータレンズ１０３ａを対物レンズ１０１から遠ざけた場合の光学倍率はより大きくなる傾向を示す一方、L3層にレーザ光を合焦させるべくコリメータレンズ１０３ａを対物レンズ１０１に近づけた場合の光学倍率はより小さくなる傾向を示す。図７（ｂ）の例示では、この２つの傾向が交わるような基準距離Dは20 mmである。尚、同図は、対物レンズ１０１及びコリメータレンズ１０３ａ間の基準距離Dと、光学系１００の光学倍率との相関の一例を示すグラフである。
【００５５】
同様に、基準距離Dを長く設定するほど、L1層にレーザ光を合焦させるべくコリメータレンズ１０３ａを対物レンズ１０１から遠ざけた場合の光学倍率はより大きくなる傾向を示す一方、L2層にレーザ光を合焦させるべくコリメータレンズ１０３ａを対物レンズ１０１に近づけた場合の光学倍率はより小さくなる傾向を示す。図７（ｂ）の例示では、この２つの傾向が交わるような基準距離Dは前述と同じ20 mmである。
【００５６】
以上から、L0層及びL3層において球面収差補正を実施した場合の光学倍率を等しくし（光学倍率Ａ）、L1層及びL2層において球面収差補正を実施した場合の光学倍率を等しくし（光学倍率Ｂ）、更に、光学倍率Ａ及びＢを略等しくすることができる。
【００５７】
尚、図７（ｂ）のグラフを与える計算条件として、隣接する層どうしの保護層の厚みの差は15μmであり、対物レンズ１０１の焦点距離f0は2 mmであり、開口数NAは0.85であり、コリメータレンズ１０３ａの焦点距離fcは18 mmである。
【００５８】
以上から、光ディスク２”の４層（L0層、L1層、L2層、L3層）の情報記録面のそれぞれに対し、情報の記録又は再生の特性やトラッキング制御の安定性等を略一定に維持しつつ、球面収差補正を容易に実施可能な低コストの光ピックアップ装置１０が提供される。
【００５９】
＝＝＝ビームエキスパンダ＝＝＝
前述した実施の形態では、球面収差補正用レンズは、コリメータレンズ１０３ａとしているが、これに限定されるものではない。球面収差補正のために、例えばビームエキスパンダ（不図示）を使用してもよい。ビームエキスパンダは、固定レンズ（不図示）と、これに対する光軸方向の位置が可変な可動レンズ（不図示）とから構成されるレンズであり、対物レンズ（前述の対物レンズ１０１と同様）と、固定式のコリメータレンズ（前述のコリメータレンズ１０３ａと同様）との間に配置される。この場合、球面収差補正用レンズを、固定レンズ、可動レンズ、及び固定式のコリメータレンズの合計３つのレンズから構成されるレンズ系とみなすとともに、球面収差補正用レンズと対物レンズとの間の距離を、可動レンズと対物レンズとの間の距離とみなす。このようにすれば、前述したコリメータレンズ１０３ａの場合と同様に、球面収差補正用レンズと対物レンズとの間の基準距離を所定値に設定することにより、光ディスクの複数層の情報記録面のそれぞれにレーザ光を合焦させる場合の光学倍率を略一定としつつ、球面収差補正を実施できる。ここで、前記所定値とは、球面収差補正用レンズ、即ち、固定レンズ、可動レンズ、及び固定式のコリメータレンズとの合計３つのレンズから構成されるレンズ系の合成焦点距離と、対物レンズの焦点距離との和に等しい。
【００６０】
尚、前述した実施の形態では、球面収差補正用レンズ及び対物レンズ間で平行なレーザ光が、（１）L0、L1層の中間の仮想的な層（図３）、（２）L0、L1、L2層の中間のL1層（図６）、（３）L0、L1、L2、L3層の中間の仮想的な層（図７）、に合焦する場合の基準距離Dを設定したが、これに限定されるものではない。
【００６１】
基準距離Dを与える球面収差補正用レンズ及び対物レンズ間のレーザ光は、例えば、平行でなくてもよい。また、基準距離Dを与える前記合焦点の位置は、例えば、一端の情報記録面と他端の情報記録面との間の任意の一層であればよい。この層は、上記（１）の場合には、L0層及びL1層の間にある任意の仮想的な層であり、上記（２）の場合には、L0層及びL2層の間にある任意の仮想的な層又はL1層であり、上記（３）の場合には、L0層及びL3層の間にある任意の仮想的な層又はL1層又はL2層である。
【００６２】
例えば、前記平行でないレーザ光が前記任意の一層に合焦するときの基準距離Dを前述した近軸幾何光学理論により求めれば、レーザ光が他層に合焦するときの球面収差補正用レンズと対物レンズとの間の光路上の距離は、この基準距離Dに対して、前述した移動距離δ’やδ”等に対応する移動距離を加算又は減算した距離となる。このように球面収差補正用レンズの移動幅を小さく制限すれば、球面収差補正を効率的に実施できる。
【００６３】
前述した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本実施の形態の光ピックアップ装置の構成例を示す側面図である。
【図２】本実施の形態の光ディスク記録再生装置の構成例を示すブロック図である。
【図３】本実施の形態の光学系における球面収差補正のためのコリメータレンズの配置例を示す側面図である。
【図４】（ａ）は、対物レンズ及びコリメータレンズ間の基準距離Dと、光学系の光学倍率との相関の一例を示すグラフであり、（ｂ）は、対物レンズ及びコリメータレンズ間の基準距離Dと、コリメータレンズの移動距離δ’、δ”との相関の一例を示すグラフである。
【図５】L0層及びL1層の中間の層に光を合焦させる場合の光学系モデルの配置と、L0層に光を合焦させる場合の光学系モデルの配置とを示す模式図である。
【図６】３層の光ディスクと、本実施の形態の光ピックアップ装置の対物レンズとの配置例を示す側面図である。
【図７】（ａ）は、４層の光ディスクと、本実施の形態の光ピックアップ装置の対物レンズとの配置例を示す側面図であり、（ｂ）は、対物レンズ及びコリメータレンズ間の基準距離Dと、光学系の光学倍率との相関の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６５】
１  光ディスク記録再生装置
２、２’、２”  光ディスク
１０  光ピックアップ装置
１００  光学系
１０１  対物レンズ
１０２  立上ミラー
１０３  コリメータレンズ移動機構
１０３ａ  コリメータレンズ
１０３ｂ  アクチュエータ
１０４  ビームスプリッタ
１０５  回折格子
１０６  半導体レーザ
１０７  集光レンズ
１０８  光検出器
２００  ＣＰＵ
２０１  コリメータレンズ位置検出部
２０２  処理回路
２０３  レーザ駆動回路
２０４  制御回路
２０５  ＲＯＭ
２０６  ＲＡＭ
【図１】
2007323793.tif 000010
【図２】
2007323793.tif 000011
【図３】
2007323793.tif 000012
【図４】
2007323793.tif 000013
【図５】
2007323793.tif 000014
【図６】
2007323793.tif 000015
【図７】
2007323793.tif 000016